NL9201906A

NL9201906A - Method and device for measuring the flow rate of a medium flow.

Info

Publication number: NL9201906A
Application number: NL9201906A
Authority: NL
Original assignee: Huiberts Albertus T
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1994-06-01
Also published as: DE69309100T2; CA2147619A1; WO1994010540A1; EP0670034A1; EP0670034B1; ATE150546T1; US5869758A; DE69309100D1; AU5576994A; AU670162B2; CA2147619C

Abstract

PCT No. PCT/NL93/00222 Sec. 371 Date May 2, 1995 Sec. 102(e) Date May 2, 1995 PCT Filed Oct. 29, 1993 PCT Pub. No. WO94/10540 PCT Pub. Date May 11, 1995The flow rate of a medium flowing through a channel is measured by using a number of measurement sites along which the medium flows continuously at different velocities. The heating of the medium at the measurement site and the measurements of the temperature changes at the measurement sites are used to measure the rate of flow. Calibration information for the flow measurement for each measurement site is utilized to establish a rule which would include information about the measurement accuracy over the measurement range for each measurement site. The flow rate to be measured is established upon the basis of the measurement result of a measurement site which gives the greatest measurement accuracy according to the predetermined rule. The measurement of the flow at a measurement site comprises heating the medium during a first interval and during a second interval subsequent to the firest interval the temperature reduction is monitored at the measurement site. The flow rate is established on the basis of the temperature reduction.

Description

Korte aanduiding: werkwijze en inrichting voor het meten van het debiet van een mediumstroom.Short designation: method and device for measuring the flow rate of a medium flow.

De uitvinding heeft betrekking op een een werkwijze voor het meten van het debiet van een door een kanaal stromend medium, omvattende de stappen van: a) het plaatselijk in het kanaal verwarmen van het medium; b) het meten van een temperatuursverandering in de omgeving van het in stap a) verwarmde medium; c) het op basis van de in stap b) vastgestelde temperatuursverandering en een voorafbepaalde regel vaststellen van een bijbehorende waarde van het debiet.The invention relates to a method for measuring the flow rate of a medium flowing through a channel, comprising the steps of: a) heating the medium locally in the channel; b) measuring a temperature change in the environment of the medium heated in step a); c) determining an associated value of the flow rate on the basis of the temperature change determined in step b) and a predetermined rule.

Een werkwijze van deze soort is bijvoorbeeld bekend uit de duitse octrooiaanvrage 1523251 en de franse octrooiaanvrage 214312. Bij de daaruit bekende stromingsmeters wordt een Wheatstone-brug van weerstanden met relatief grote temperatuurscoëfficiënten zodanig in het kanaal waardoor het medium stroomt geplaatst, dat de brug een meetbare spanning levert die afhankelijk is van het debiet van de snelheid van het medium in het kanaal.A method of this kind is known, for example, from German patent application 1523251 and French patent application 214312. In the flow meters known therefrom, a Wheatstone bridge of resistors with relatively large temperature coefficients is placed in the channel through which the medium flows, such that the bridge has a measurable provides voltage which is dependent on the flow rate of the medium velocity in the channel.

Ongeacht de soort van het gebruikte detectiemiddel, d.w.z. de genoemde Wheatstone-brug of een ander soort detectiemiddel, heeft de bekende werkwijze als bezwaar dat het meetbereik binnen een bepaalde nauwkeurigheid beperkt is.Regardless of the type of detection means used, i.e. said Wheatstone bridge or other type of detection means, the known method has the drawback that the measuring range is limited within a certain accuracy.

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen waarmee het meetbereik op eenvoudige wijze vergroot wordt.The object of the invention is to provide a method with which the measuring range is increased in a simple manner.

Deze doelstelling wordt voor de in de aanhef genoemde werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het medium door een aantal kanalen tegelijk gevoerd wordt, waarbij de kanalen zo ontworpen zijn dat bij een zelfde drukverschil tussen een inlaat en een uitlaat van elk kanaal de stromingssnelheden van het medium door de verschillende kanalen verschillend zijn; dat voor een aantal van de kanalen met de verschillende stromingssnelheden de stappen a) en b) uitgevoerd worden; Cé dat vooraf voor elk kanaal de nauwkeurigheid van de meting van de temperatuursverandering van stap b) en in de regel verwerkt wordt; en dat stap c) uitgevoerd wordt voor een kanaal waarvoor actueel stap b) met een grotere nauwkeurigheid dan voor andere kanalen uitgevoerd kan worden.This objective is characterized for the method according to the invention mentioned in the preamble, in that the medium is passed through a number of channels at the same time, the channels being designed such that at the same pressure difference between an inlet and an outlet of each channel, the flow velocities of the medium are different due to the different channels; that steps a) and b) are carried out for some of the channels with the different flow rates; Cé that for each channel the accuracy of the measurement of the temperature change of step b) and as a rule is processed in advance; and that step c) is performed for a channel for which step b) can currently be performed with greater accuracy than for other channels.

Hierdoor zal er voor elk totaal debiet, binnen het totale meetbereik, een kanaal zijn waarbinnen het debiet met de gewenste nauwkeurigheid vastgesteld kan worden en op basis waarvan het totale debiet vastgesteld kan worden. De regel, of het beslissingsalgoritme, waarop de vaststelling van een debiet plaatsvindt kan vooraf door middel van ijken bepaald worden, waarbij voor elk totaal debiet een medium-stroom door elk van de kanalen verdisconteerd wordt, zodat na het ijken de eventuele invloed van het ene kanaal op een mediumstroom in een ander kanaal geen onnauwkeurigheid in de vaststelling van een debiet geeft.As a result, for every total flow rate, within the total measuring range, there will be a channel within which the flow rate can be determined with the desired accuracy and on the basis of which the total flow rate can be determined. The rule, or the decision algorithm, on which the determination of a flow rate takes place can be determined in advance by means of calibration, whereby for each total flow rate a medium flow through each of the channels is discounted, so that after calibration the possible influence of the one channel on a medium flow in another channel does not give inaccuracy in determining a flow rate.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting die geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.The invention also relates to a device suitable for carrying out the method according to the invention.

Andere eigenschappen en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende toelichting van uitvoeringsvormen van de uitvinding met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanation of embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 een doorsnede toont van een meetsamenstel voor het doorlaten van een te meten mediumstroom;Fig. 1 shows a cross section of a measuring assembly for transmitting a medium flow to be measured;

Fig. 2 een andere uitvoeringsvorm toont van een samenstel van de soort als getoond in fig. 1;Fig. 2 shows another embodiment of an assembly of the type shown in FIG. 1;

Fig. 3 een doorsnede van een uitvoeringsvorm van een detectiemiddel voor gebruik in het samenstel van fig. 1 of 2;Fig. 3 is a sectional view of an embodiment of a detecting means for use in the assembly of FIGS. 1 or 2;

Fig. 4, 5 en 6 tijdsdiagrammen, met dezelfde tijdschaal, tonen van afkoelingskrommen van temperatuuropnemers in het samenstel volgens fig. 1 of 2;Fig. 4, 5 and 6 time diagrams, with the same time scale, showing cooling curves of temperature sensors in the assembly according to Fig. 1 or 2;

Fig. 7 een tijdsdiagram toont van afkoelingskrommen ter toelichting van de verwerking van meetsignalen afkomstig van temperatuuropnemers;Fig. 7 shows a time diagram of cooling curves to explain the processing of measurement signals from temperature sensors;

Fig. 8 een tijdsdiagram toont van lijnen die de natuurlijke logaritmen voorstellen van afkoelingskrommen als getoond in de fig. 4 tot en met 6;Fig. 8 shows a time chart of lines representing the natural logarithms of cooling curves as shown in FIGS. 4 to 6;

Fig. 9 een electrisch schema toont van het belangrijkste electronische gedeelte van een uitvoeringsvorm van een meter volgens de uitvinding;Fig. 9 shows an electrical diagram of the main electronic part of an embodiment of a meter according to the invention;

Fig. 10 een tijdsdiagram toont ter illustratie van het verwarmen van een temperatuuropnemer en van het meten van de temperatuur ervan; enFig. 10 shows a time chart illustrating heating a temperature sensor and measuring its temperature; and

Fig. 11 een andere uitvoeringsvorm toont van een detectiemiddel voor gebruik in het samenstel van fig. 2.Fig. 11 shows another embodiment of a detecting means for use in the assembly of FIG. 2.

In de figuren is, wanneer van toepassing, een stroom Φ of φ van een medium, dat een gas of een vloeistof kan zijn, aangegeven met een pijl, die de richting van de stroom aangeeft en die tevens aangeduid is met het symbool Φ resp. φ.In the figures, where applicable, a flow Φ or φ of a medium, which may be a gas or a liquid, is indicated by an arrow, which indicates the direction of the flow and which is also indicated by the symbol Φ or. φ.

Fig. 1 toont een samenstel van hoofdbuis 10, een op afdichtende wijze tegen de binnenwand van de buis 10 aangebracht schot 11 met perforaties waardoor op afdichtende wijze een aantal buizen, zoals de buizen 12, 13, 14, evenwijdig aan de hoofdbuis 10 steken. De doorstromingsopper-vlakken, of oppervlakken van de doorgangen, van de buizen 12, 13 en 14 zijn respectievelijk Alf A2 en A3, waarvoor geldt dat A1>A2>A3. De som van deze oppervlakken wordt voorgesteld door ΣΑ - A]l + A2 + A3.Fig. 1 shows an assembly of main tube 10, a baffle 11 fitted in a sealing manner against the inner wall of tube 10 with perforations through which a number of tubes, such as tubes 12, 13, 14, project parallel to the main tube 10. The flow-through surfaces, or surfaces of the passages, of the tubes 12, 13 and 14 are Alf A2 and A3, respectively, for which A1> A2> A3. The sum of these areas is represented by ΣΑ - A] l + A2 + A3.

In elke buis is een detectiemiddel 15 aangebracht, dat voor de eenvoud van de tekening slechts door een stip is aangegeven en waarvan de electrische aansluitdraden naar externe electrische middelen niet getoond zijn. Voor de eenvoud van de toelichting wordt aangenomen dat het detectiemiddel 15 ten opzichte van het kleinste doorstromingsop-pervlak van de buizen 12, 13 en 14 klein is en in hoofdzaak geen belemmering voor de stroom in de betreffende buis vormt en eventueel in de binnenwand van de buis is aangebracht .Detection means 15 is provided in each tube, which is indicated by a dot only for the sake of simplicity of the drawing, and the electrical connection wires of which to external electrical means are not shown. For the sake of simplicity of explanation, it is assumed that the detection means 15 is small with respect to the smallest flow area of the tubes 12, 13 and 14 and does not substantially impede the flow in the tube in question and possibly in the inner wall of the tube. tube is fitted.

De hoofdbuis 10 vormt een hoofdkanaal 16 waardoor de mediumstroom Φ gevoerd wordt. De buizen 12, 13 en 14 vormen subkanalen 17, 18 respectievelijk 19 waarover de stroom Φ verdeeld wordt in respectievelijk φχ, <p2 en φ3.The main tube 10 forms a main channel 16 through which the medium flow Φ is passed. The tubes 12, 13 and 14 form subchannels 17, 18 and 19 over which the current Φ is divided into φ, <p2 and φ3, respectively.

In elk kanaal 12, 13, 14 bevindt het detectiemiddel 15 zich in de betreffende mediumstroom φί.In each channel 12, 13, 14, the detection means 15 is located in the respective medium flow φί.

Zoals later voor een uitvoeringsvorm van de uitvinding toegelicht kan het detectiemiddel 15 een verwarmingsorgaan en een temperatuuropnemer omvatten, waarbij de temperatuur-opnemer door het verwarmingsorgaan periodiek tijdelijk verwarmd wordt, waarna de door de temperatuuropnemer gemeten temperatuursverandering, in casu een afkoeling, naar de temperatuur van de ingaande stroom bewaakt en waarna op grond daarvan een waarde voor het debiet van de stroom Φ vastgesteld wordt.As explained later for an embodiment of the invention, the detection means 15 may comprise a heating member and a temperature sensor, the temperature sensor being heated temporarily by the heating member, after which the temperature change measured by the temperature sensor, in this case a cooling, to the temperature of monitors the incoming flow and after which a value for the flow rate of the flow Φ is determined.

Het debiet van een stroom door een buis i van de buizen 12, 13 en 14 kan voorgesteld worden door:The flow rate of a flow through a tube i of the tubes 12, 13 and 14 can be represented by:

Het debiet door een buis i zal dus des te kleiner zijn naarmate het doorstromingsoppervlak A^ van de buis i kleiner is. Men zou verwachten dat naarmate het debiet <ρ£ van een buis i kleiner is de afkoeling van de temperatuuropnemer van de buis i langzamer plaatsvindt dan in een buis j met een groter doorstromingsoppervlak Aj voor hetzelfde totale debiet Φ. Wanneer de detectiemiddelen 15 van de verschillende buizen 12, 13 en 14 in hoofdzaak gelijk zijn is deze stelling echter niet juist, of zoals verder zal blijken niet volledig, omdat de temperatuuropnemer van elk detectiemiddel 15 in hoofdzaak gemiddeld door eenzelfde hoeveelheid medium per tijdseenheid omspoelt zal worden. Dit kan afgeleid worden van het feit dat de snelheid van het medium in een buis i gelijk is aan:The flow rate through a tube i will therefore be all the smaller the smaller the flow area A ^ of the tube i. One would expect that the smaller the flow rate <ρ £ of a pipe i, the slower the cooling of the temperature sensor of the pipe i than in a pipe j with a larger flow area Aj for the same total flow rate Φ. However, if the detection means 15 of the different tubes 12, 13 and 14 are substantially the same, this statement is not correct, or as will become apparent later, because the temperature sensor of each detection means 15 will be circulated substantially on average by the same amount of medium per unit time. turn into. This can be deduced from the fact that the velocity of the medium in a tube i is equal to:

En na invulling van formule (1):And after filling in formula (1):

waarin vro de gemiddelde snelheid van het medium in zowel de hoofdbuis 10 als in de buizen 12, 13 en 14 is.where vro is the average velocity of the medium in both the main tube 10 and in the tubes 12, 13 and 14.

Hierdoor zal, met de hiervoor genoemde aanname van de detectiemiddelen 15, in elke buis 12, 13, 14 evenveel medium per tijdseenheid langs het detectiemiddel 15 stromen. Dit geldt ook voor het geval dat de stroming in de omgeving van het detectiemiddel 15 turbulent is. Omdat blijft gelden dat de hoeveelheid medium die een buis instroomt er ook weer uitstroomt zal turbulentie tot gevolg hebben dat over een langere tijd weliswaar ook de gemiddelde snelheim vm geldt maar dat in de tussentijd de snelheid varieert en daardoor het nauwkeurig meten van een tempera-tuursverloop van de temperatuuropnemer praktisch bemoeilijkt wordt.As a result, with the aforementioned assumption of the detection means 15, the same amount of medium per time unit will flow past the detection means 15 in each tube 12, 13, 14. This also applies if the flow in the vicinity of the detecting means 15 is turbulent. Because it continues to apply that the amount of medium that flows into a tube also flows out again, turbulence will result in the fact that the average speed velocity will also apply over a longer period of time, but that in the meantime the speed varies and therefore the accurate measurement of a temperature trend of the temperature sensor is practically difficult.

Omdat in het geval van fig. 1 met de hiervoor genoemde aanname over de afmetingen en/of plaats van een detectiemiddel 15 in een buis de gemiddelde snelheid vm door zowel de hoofdbuis 10 als door de buizen 12, 13 en 14 theoretisch gelijk is lijkt het, ook weer theoretisch, niet uit te maken met behulp van welk detectiemiddel 15 het debiet vastgesteld wordt en zou zelfs het samenstel van het schot 11 en de buizen 12, 13 en 14 met daarin de detectiemiddelen 15 vervangen kunnen worden door een enkel detectiemiddel 15 in de hoofdbuis 10. Dit geval is in de praktijk ongeschikt gebleken voor het met een snelle responsie nauwkeurig meten van het debiet Φ over een groot bereik ervan.Since in the case of Fig. 1 with the aforementioned assumption about the dimensions and / or location of a detecting means 15 in a tube, the average velocity vm through both the main tube 10 and through the tubes 12, 13 and 14 is theoretically equal. theoretically again, it does not matter with which detection means 15 the flow rate is determined and even the assembly of the baffle 11 and the tubes 12, 13 and 14 containing the detection means 15 could be replaced by a single detection means 15 in the main tube 10. This case has proved unsuitable in practice for accurately measuring flow Φ over a wide range with a rapid response.

Als voorbeeld kan gewezen worden op het meten van een door een huishouding gebruikte hoeveelheid aardgas binnen een bereik van 0,02 - 10 m3/h waarbij het debiet niet alleen voldoende nauwkeurig gemeten kan worden maar ook met een voldoende dynamiek in verband met een eventueel sterk wisselend verbruik door een waterverwarmingsinrichting, die bijvoorbeeld kort of modulerend ingeschakeld wordt.As an example, we can point to the measurement of an amount of natural gas used by a household within a range of 0.02 - 10 m3 / h, whereby the flow rate can not only be measured with sufficient accuracy, but also with sufficient dynamics in connection with any strong varying consumption due to a water heating device, which is switched on briefly or modulating, for example.

In de praktijk zal de situatie echter afwijken van de hiervoor toegelichte theoretische situatie voor fig. 1.In practice, however, the situation will deviate from the theoretical situation explained above for Fig. 1.

Door het optreden van wrijvingskrachten tussen de binnenwand van de buizen 12, 13 en 14 met het langsstromende medium zal de snelheid van het medium in elke buis i namelijk niet uniform verdeeld zijn. Bovendien zal naarmate de buis een kleiner doorstromingsoppervlak heeft de wrijving meer invloed op de gemiddelde snelheid van het medium in de buis i hebben. Hierdoor kunnen bij elk debiet Φ toch verschillende snelheden in de omgeving van het detectiemid-del 15 optreden, waardoor bij elk bepaald debiet Φ de temperatuuropnemer van de verschillende detectiemiddelen 15 van de buizen 12, 13 en 14 met een andere snelheid afkoelen. Volgens de uitvinding kunnen de afkoelingskrommen van de verschillende detectiemiddelen 15 steeds gemeten worden, kunnen daaruit eventueel hellingen of tijdsconstanten vastgesteld worden, en kan met behulp van een voorafbepaalde regel gekozen worden voor een afkoelingskromme waarmee met een voldoende nauwkeurigheid het totale debiet Φ vastgesteld kan worden. De voorafbepaalde regel omvat een beslissingsalgoritme en wordt in het bijzonder voorgesteld door een programma van gegevensverwerkingsmiddelen, waarbij parameters van de regel of het algoritme vooraf in een ijkfase vastgesteld zijn. In de ijkfase kunnen bij een aantal bekende grootten van het totale debiet Φ bijbehorende kenmerken en een meetnauwkeurigheid van de afkoe-lingskrommen van de verschillende detectiemiddelen 15 opgeslagen worden. Na het ijken kan hieruit voor elke gemeten afkoelingskromme het bijbehorende totale debiet met voldoende nauwkeurigheid gezocht worden, waarbij eventueel een interpolatie voor een debiet Φ tussen twee naburige waarden van Φ uitgevoerd wordt.Namely, due to the occurrence of frictional forces between the inner wall of the tubes 12, 13 and 14 with the medium flowing past, the velocity of the medium in each tube i will not be uniformly distributed. In addition, as the tube has a smaller flow area, the friction will have more influence on the average velocity of the medium in the tube i. As a result, at any flow rate verschillende, different speeds can occur in the vicinity of the detection means 15, so that at any given flow rate Φ the temperature sensor of the different detection means 15 of the tubes 12, 13 and 14 cool at a different speed. According to the invention, the cooling curves of the various detection means 15 can always be measured, slopes or time constants can be determined therefrom, and a cooling curve can be chosen by means of a predetermined rule, with which the total flow rate can be determined with sufficient accuracy. The predetermined rule includes a decision algorithm and is in particular represented by a program of data processing means in which parameters of the rule or algorithm are predetermined in a calibration phase. In the calibration phase, associated characteristics and a measurement accuracy of the cooling curves of the different detection means 15 can be stored for a number of known sizes of the total flow rate Φ. After calibration, the corresponding total flow rate can be searched with sufficient accuracy for each measured cooling curve, with an interpolation for a flow rate Φ between two neighboring values of Φ possibly being carried out.

Door het ijken is het niet nodig de verdeling van de snelheid van het medium binnen elke buis i te kennen. De snelheid van het medium binnen een buis i is echter, zoals gezegd, afhankelijk van de wrijving met de binnenwand van de buis. Omdat de wrijvingscoëfficiënt van de binnenwand in de loop der tijd kan veranderen kan de meting van het debiet Φ minder betrouwbaar worden.By calibration, it is not necessary to know the distribution of the velocity of the medium within each tube i. However, as stated, the speed of the medium within a tube i depends on the friction with the inner wall of the tube. Because the coefficient of friction of the inner wall can change over time, the flow rate measurement Φ may become less reliable.

Teneinde de bezwaren als gevolg van de hiervoorgenoem-de wrijving tegen te gaan worden bij voorkeur buizen met relatief grote doorstromingsoppervlakken gebruikt en wordt de gewenste spreiding van de snelheid van het medium in de verschillende buizen bewerkstelligd door toepassing van een restrictie in elke buis. Fig. 2 toont een doorsnede van een samenstel van een soort als die van fig. 1 waarin dit is toegepast.In order to counteract the drawbacks due to the aforementioned friction, tubes with relatively large flow areas are preferably used and the desired distribution of the velocity of the medium in the different tubes is achieved by applying a restriction in each tube. Fig. 2 is a sectional view of an assembly of a kind similar to that of FIG. 1 in which it has been used.

Fig. 2 toont een hoofdbuis 10 waarin op af dichtende wijze een radiaal schot 20 is aangebracht. Het schot 20 heeft perforaties waarin op afdichtende wijze een aantal buizen, zoals de vijf buizen 21 tot en met 25, evenwijdig aan de hoofdbuis 10 zijn aangebracht. In elke buis 21 tot en met 25 bevindt zich een detectiemiddel 15 dat van de soort kan zijn als hiervoor reeds met verwijzing naar fig. 1 is toegelicht. De hoofdbuis 10 vormt weer het hoofdkanaal 16 voor het medium en de buizen 21 tot en met 25 vormen respectievelijk kanalen 26 tot en met 30. Hoewel niet apart van verwijzingsnummers voorzien heeft elk kanaal een inlaat (links in fig. 2) en een uit laat (rechts in fig. 2). De buizen 21 tot en met 25 hebben op afstand van hun inlaat, in fig. 2 bij hun uitlaat, een respectievelijke restrictie 31 tot en met 35 met een doorgang 36 tot en met resp. 40. Zoals later zal blijken kan een van de buizen, bijvoorbeeld buis 21, zonder de restrictie 31 uitgevoerd zijn terwijl deze buis toch op de wijze als met de restrictie 31 gebruikt worden. Verder kunnen meer of minder buizen met of zonder restrictie en met of zonder een detectiemiddel, zoals het detectiemiddel 15, in het schot 20 aangebracht zijn. Voor de eenvoud van de toelichting wordt voor hierna aangenomen dat elk van de buizen 21 tot en met 25 een restrictie 31 tot en met resp. 35 heeft.Fig. 2 shows a main tube 10 in which a radial bulkhead 20 is sealed. The baffle 20 has perforations in which a number of tubes, such as the five tubes 21 to 25, are arranged in parallel manner to the main tube 10. Each tube 21 to 25 contains a detection means 15, which may be of the type as already explained above with reference to Fig. 1. The main tube 10 again forms the main channel 16 for the medium and the tubes 21 to 25 respectively form channels 26 to 30. Although not separately referenced, each channel has an inlet (left in Fig. 2) and an outlet (right in fig. 2). The tubes 21 through 25 have a restriction 31 through 35 at a distance from their inlet, in Fig. 2 at their outlet, with a passage 36 through respectively. 40. As will appear later, one of the tubes, for example tube 21, can be made without the restriction 31, while this tube can still be used in the manner as with the restriction 31. Furthermore, more or less tubes with or without restriction and with or without a detection means, such as the detection means 15, can be arranged in the baffle 20. For the sake of simplicity of explanation, it is assumed hereinafter that each of the tubes 21 through 25 has a restriction 31 through resp. 35 has.

Het samenstel van de hoofdbuis 10, het schot 11 of 20 met de buizen 12, 13 en 14 of de buizen 21 tot en met 25 met de restricties 31 tot en met 35 kan een bijvoorbeeld door middel van spuitgieten enkel, integraal gevormde eenheid zijn. Door toepassing van de ijkstap bij gebruik van een dergelijk samenstel kunnen de toleranties ervan relatief groot zijn. Hierdoor kunnen de in fig. 1 en 2 getoonde samenstellen relatief goedkoop vervaardigd worden.The assembly of the main tube 10, the bulkhead 11 or 20 with the tubes 12, 13 and 14 or the tubes 21 through 25 with the restrictions 31 through 35 may be an integrally formed unit, for example by injection molding. By using the calibration step when using such an assembly, its tolerances can be relatively large. As a result, the assemblies shown in Figs. 1 and 2 can be manufactured relatively inexpensively.

Het schot 20 van het samenstel van fig. 2 en de detec-tiemiddelen 15 daarvan bevinden zich op afstand van de inlaten van de buizen 21 tot en met 25 opdat eventuele turbulentie van het medium in de omgeving van elk detectie-middel 15 relatief klein is, waardoor het optreden van de hiervoor genoemde nadelen bij turbulentie tegengegaan worden, en de snelheid van het medium in de omgeving van een detectiemiddel 15 in hoofdzaak gelijk is aan de gemiddelde snelheid van het medium in de betreffende buis 21 tot en met 25.The bulkhead 20 of the assembly of Fig. 2 and its detecting means 15 are spaced from the inlets of the tubes 21 through 25 so that any turbulence of the medium in the vicinity of each detecting means 15 is relatively small whereby the occurrence of the aforementioned drawbacks in turbulence is prevented, and the velocity of the medium in the vicinity of a detection means 15 is substantially equal to the average velocity of the medium in the relevant tube 21 to 25.

Aangenomen worden dat de doorgangen 3 6 tot en met 40 van de respectievelijke restricties 31 tot en met 35 door-stromingsoppervlakken tot en met A5 hebben. Het debiet en de snelheid vi van het medium in een doorgang 36 tot en met 40 worden dan gegeven door de hiervoor genoemde formules (1) respectievelijk (2).It is assumed that the passages 36 to 40 of the respective restrictions 31 to 35 have flow areas up to and including A5. The flow rate and velocity vi of the medium in a passage 36 through 40 are then given by the aforementioned formulas (1) and (2), respectively.

Er wordt nu aangenomen dat de buizen 21 tot en met 25 respectievelijk doorstromingsoppervlakken A'x tot en met A'5 hebben. De gemiddelde snelheid v^ in een buis i is dan:It is now assumed that the tubes 21 to 25 have flow areas A'x to A'5, respectively. The average velocity v ^ in a tube i is then:

en na substitutie van φί volgens formule (1):and after substitution of φί according to formula (1):

en na substitutie door vm volgens formule (3):and after substitution by vm according to formula (3):

waarin een bij de buis i behorende constante is die de verhouding aangeeft van het doorstromingsoppervlak Ai van de doorgang van de restrictie van de buis i en van het doorstromingsoppervlak van de buis i. Het blijkt dus dat de gemiddelde snelheid v'^ van het medium in een buis kleiner is naarmate de constante kleiner is, bijvoorbeeld naarmate het doorstromingsoppervlak k± van de betreffende doorgang van de restrictie kleiner is en/of het doorstromingsoppervlak van de buis i groter is. Hieruit volgt dat de constante Ci op verschillende wijzen vooraf te bepalen is. Dat de buizen 21 tot en met 25 in fig. 2 dezelfde diameters blijken te hebben moét daarom alleen als voorbeeld gezien worden.wherein is a constant associated with the tube i which indicates the ratio of the flow area Ai of the passage of the restriction of the tube i and of the flow area of the tube i. It has thus been found that the average velocity v '^ of the medium in a tube is smaller the smaller the constant, for example the smaller the flow area k ± of the relevant passage of the restriction and / or the flow area of the tube i is larger. . It follows that the constant Ci can be predetermined in various ways. The fact that the tubes 21 to 25 in fig. 2 appear to have the same diameters should therefore only be taken as an example.

De snelheid van het medium binnen een buis 21 t/m 25 van het samenstel van fig. 2 is dus afhankelijk van en kan vooraf worden bepaald door een geschikte keuze van twee doorstromingsoppervlakken ervan, nl. van de doorgang van de restrictie ervan en van de buis zelf. Hierdoor kan bij het ontwerpen van het samenstel van fig. 2 eenvoudiger en nauwkeuriger een grote verscheidenheid aan snelheden van het medium in de verschillende buizen 21 t/m 25 toegewezen worden dan in de situatie van fig. 1, waarvoor theoretisch geldt dat de constante Ci voor alle buizen 12, 13 en 14 gelijk is. Daardoor zal het samenstel van fig. 2 met een beter voorafbepaalde definitie ontworpen kunnen worden. Omdat in het samenstel van fig. 2 buizen 21 t/m 25 met relatieve grote doorstromingsoppervlakken gebruikt kunnen worden is de meting van het debiet Φ minder afhankelijk van de wrijvingscoëfficiënt van het materiaal van de buizen, tijdens het ijken en lange tijd daarna, en is de kans op verstopping van de buizen kleiner dan in het samenstel van fig. 1.Thus, the velocity of the medium within a tube 21 to 25 of the assembly of Fig. 2 depends on and may be predetermined by an appropriate choice of its two flow areas, viz. The passage of its restriction and of the tube itself. As a result, when designing the assembly of Fig. 2, a large variety of medium velocities in the different tubes 21 to 25 can be allocated more simply and accurately than in the situation of Fig. 1, for which theoretically the constant Ci is the same for all tubes 12, 13 and 14. Therefore, the assembly of Fig. 2 can be designed with a better predetermined definition. Because tubes 21 to 25 with relatively large flow areas can be used in the assembly of fig. 2, the measurement of the flow rate Φ is less dependent on the friction coefficient of the material of the tubes, during calibration and for a long time afterwards, and the chance of clogging of the pipes is smaller than in the assembly of fig. 1.

Het zal duidelijk zijn dat in werkelijkheid de gemiddelde snelheid v^ van het medium in een buis i van de theoretische waarde volgens formule (4) kan verschillen. Voor de toelichting van de uitvinding is dit echter niet van wezenlijk belang. Door ook voor het samenstel van fig. 2 een ijkstap toe te passen zal een verschil tussen de werkelijke gemiddelde snelheid en de theoretische gemiddelde snelheid van het medium in een buis geen bezwaar vormen.It will be clear that in reality the average velocity v ^ of the medium in a tube i may differ from the theoretical value according to formula (4). However, this is not essential for the explanation of the invention. By also applying a calibration step for the assembly of Fig. 2, a difference between the actual average speed and the theoretical average speed of the medium in a tube will not be a problem.

Omdat volgens formule (4) het medium in de buizen 21 tot en met 25 verschillende gemiddelde snelheden heeft zal een temperatuuropnemer van het detectiemiddel 15 van een buis i langzamer afkoelen naarmate de snelheid van het medium in die buis i kleiner is. Naarmate het totale debiet Φ af neemt zal de snelheid v^ in dezelfde buis i echter ook afnemen en kan zelfs een zo kleine waarde bereiken dat daarmee niet meer nauwkeurig een temperatuursverloop van een temperatuuropnemer van het detectiemiddel 15 gemeten kan worden. In dat geval zal de meting verricht moeten worden met een detectiemiddel 15 van een buis waarin de snelheid van het medium wel voldoende groot is om het temperatuursverloop van het laatstgenoemde detectiemiddel 15 nauwkeurig te kunnen meten. Voor het kleinste debiet dat voldoende nauwkeurig gemeten kan worden zal daarom gebruik gemaakt worden van het detectiemiddel 15 van een buis i met de grootste constante Cif dus in het geval van fig. 2 het detectiemiddel 15 van de buis 21.Because according to formula (4), the medium in the tubes 21 to 25 has different average speeds, a temperature sensor of the detecting means 15 of a tube i will cool more slowly as the speed of the medium in that tube i is smaller. However, as the total flow rate Φ decreases, the velocity v ^ in the same tube i will also decrease and may even reach such a small value that it is no longer possible to accurately measure a temperature profile of a temperature sensor of the detection means 15. In that case, the measurement will have to be carried out with a detection means 15 of a tube in which the velocity of the medium is sufficiently high to be able to accurately measure the temperature trend of the latter detection means 15. For the smallest flow rate that can be measured with sufficient accuracy, therefore, use will be made of the detection means 15 of a tube i with the largest constant Cif, so in the case of Fig. 2 the detection means 15 of the tube 21.

Omgekeerd, naarmate het totale debiet Φ toeneemt zal de gemiddelde snelheid v'j^ van het medium in een buis i toenemen, waardoor een opgewarmde temperatuuropnemer van het detectiemiddel 15 van de buis i sneller af koelt. Dit kan zover gaan dat het door de temperatuuropnemer te meten temperatuursverloop te steil is om voldoende nauwkeurig te i gemeten te kunnen worden. In dat geval zal de meting verricht moeten worden met het detectiemiddel 15 van een buis waarin de snelheid van het medium kleiner is, dus een buis met een kleinere constante Ci. Voor het meten van het grootste meetbare debiet Φ zal daarom gebruik gemaakt i worden van het detectiemiddel 15 van de buis met de kleinste constante CL, dus in het geval van fig. 2 met het detectiemiddel 15 van de buis 25.Conversely, as the total flow rate Φ increases, the average velocity v'j ^ of the medium in a tube i will increase, whereby a heated temperature sensor of the detecting means 15 of the tube i cools faster. This can go so far that the temperature curve to be measured by the temperature sensor is too steep to be measured sufficiently accurately. In that case, the measurement will have to be performed with the detection means 15 of a tube in which the speed of the medium is smaller, i.e. a tube with a smaller constant Ci. For the measurement of the largest measurable flow rate daarom, therefore, use will be made of the detecting means 15 of the tube with the smallest constant CL, i.e. in the case of Fig. 2 with the detecting means 15 of the tube 25.

Zoals gezegd kan het detectiemiddel 15 bestaan uit een verwarmingsorgaan en een temperatuuropnemer die door het i verwarmingsorgaan periodiek en tijdelijk verwarmd wordt. Het opwarmen van de temperatuuropnemer kan daarbij aanmerkelijk sneller dan het afkoelen ervan plaatsvinden. Een dergelijk detectiemiddel 15 kan een configuratie hebben als getoond in fig. 3, die bestaat uit een substraat 50 van warmtegeleidend materiaal met daarin (of daarop) een ver-warmingsorgaan 51 en een temperatuur opnemer 52. Het verwar-mingsorgaan 51 is bijvoorbeeld, als op zich bekend, een weerstand, een diode of een transistor. De temperatuuropnemer 52 is bijvoorbeeld, als op zich bekend, een weerstand, in het bijzonder een thermistor (NTC of PTC) , een diode of een transistor. De weerstand kan bijvoorbeeld een wolfraamdraad zijn. Omdat het verwarmingsorgaan 51 en de temperatuuropnemer 52 elk in een eigen tijdsinterval geactiveerd of gebruikt worden is voor het detectiemiddel 15 ook een enkel orgaan, zoals een weerstand, in het bijzonder een thermistor, een diode of een transistor te gebruiken. In het algemeen geldt dat de temperatuuropnemer van het detectiemiddel 15 na opwarming ervan bij een constant totaal debiet Φ van een hoge temperatuur Th, tot welke het verwarmd is, geleidelijk volgens een e-macht zal afnemen naar een lagere temperatuur Ta die gelijk is aan de temperatuur van het medium bij de inlaat van het betreffende kanaal. De lage temperatuur Ta zou ook omgevingstemperatuur of verwarmings-begintemperatuur genoemd kunnen worden. De hoge temperatuur Th zou ook verwarmings-eindtemperatuur of meet-begintemperatuur genoemd kunnen worden.As stated, the detection means 15 can consist of a heating element and a temperature sensor which is heated periodically and temporarily by the heating element. The heating up of the temperature sensor can then take place considerably faster than its cooling down. Such a detection means 15 may have a configuration as shown in Fig. 3, which consists of a substrate 50 of heat-conducting material containing (or thereon) a heating member 51 and a temperature sensor 52. The heating member 51 is, for example, if known per se, a resistor, a diode or a transistor. The temperature sensor 52 is, for example, as known per se, a resistor, in particular a thermistor (NTC or PTC), a diode or a transistor. For example, the resistor can be a tungsten wire. Since the heating element 51 and the temperature sensor 52 are each activated or used in their own time interval, a single element, such as a resistor, in particular a thermistor, a diode or a transistor, can also be used for the detection means 15. In general it holds that the temperature sensor of the detecting means 15 after heating it at a constant total flow rate Φ from a high temperature Th, to which it is heated, will gradually decrease according to an e-power to a lower temperature Ta equal to the temperature of the medium at the inlet of the respective channel. The low temperature Ta could also be called ambient temperature or heating start temperature. The high temperature Th could also be called heating end temperature or measuring start temperature.

Het temperatuursverloop (afkoeling) T^jft) van een temperatuuropnemer van de hiervoor genoemde soort van een detectiemiddel 15 van een buis i bij een constant totaal debiet door het hoofdkanaal 16 kan dan voorgesteld worden door de vergelijking:The temperature course (cooling) (Tjjft) of a temperature sensor of the aforementioned type of detecting means 15 of a tube i at a constant total flow rate through the main channel 16 can then be represented by the equation:

Hierin is rifj een tijdconstante behorend bij een bepaalde buis i (21 tot en met 25) bij een bepaald totaal debiet Φ.^. Naarmate per tijdseenheid meer medium langs de temperatuuropnemer stroomt, met andere woorden naarmate de snelheid van het medium in de buis i groter is, zal de temperatuuropnemer sneller afkoelen en zal de tijdconstante kleiner zijn.Here riffi is a time constant associated with a given tube i (21 to 25) at a given total flow rate Φ. ^. As more medium flows past the temperature sensor per unit of time, in other words, as the speed of the medium in the tube i increases, the temperature sensor will cool faster and the time constant will be smaller.

De fig. 4, 5 en 6 tonen elk op dezelfde schaal het temperatuursverloop van drie temperatuuropnemers van drie buizen i = 1, 2, 3 bijvoorbeeld de buizen 22, 23 resp. 24, bij een bepaald totaal debiet met j = 1, 2, 3. Voor fig. 4, 5 resp. 6 met > Φ2 > Φ3.Figures 4, 5 and 6 each show on the same scale the temperature trend of three temperature sensors of three tubes i = 1, 2, 3, for example tubes 22, 23 and 23 respectively. 24, at a certain total flow rate with j = 1, 2, 3. For fig. 4, 5 resp. 6 with> Φ2> Φ3.

Uit de fig. 4 tot en met 6 blijkt dat naarmate het totale debiet groter wordt de krommen T^j(t) voor alle drie de buizen 22, 23 en 24 stijler zullen lopen. Omgekeerd, wanneer het totale debiet Φ kleiner wordt zullen voor alle drie de buizen 22, 23 en 24 de bijbehorende krommen Tifj(t) vlakker lopen.It can be seen from FIGS. 4 to 6 that as the overall flow rate increases, the curves T ^ j (t) will become steeper for all three tubes 22, 23 and 24. Conversely, when the total flow rate Φ decreases, the corresponding curves Tifj (t) will flatten for all three tubes 22, 23 and 24.

Hoewel de krommen theoretisch nergens lineair zijn zijn begingedeelten ervan bij benadering lineair met een helling die bepaald wordt door de tijdconstante rifj. Daarom kan zoals eerder gezegd, tijdens een ijkfase voor verschillende grootten van het totale debiet Φ voor elke buis i aan de dan waargenomen helling, of tijdconstante, van de afkoelingskromme de bijbehorende waarde van het totale debiet Φ toegewezen worden. Hierbij kan een tabel verkregen worden met voor elke buis i een aantal paren waarden, waarbij elk paar bestaat uit een waarde die een helling van de afkoelingskromme aangeeft en een waarde van het bijbehorende totale debiet.Although the curves are theoretically nowhere linear, initial portions thereof are approximately linear with a slope determined by the time constant riff. Therefore, as mentioned earlier, during a calibration phase for different magnitudes of the total flow Φ for each tube i, the slope, or time constant, of the cooling curve then observed, can be assigned the corresponding value of the total flow Φ. Here, a table can be obtained with a number of pairs of values for each tube i, each pair consisting of a value indicating a slope of the cooling curve and a value of the associated total flow rate.

Het zal duidelijk zijn dat naarmate een van de genoemde hellingen steiler is, dus naarmate de snelheid van het medium in de betreffende buis groter is, het temperatuursverloop minder nauwkeurig op tijdstippen met gelijke intervallen gemeten kan worden. Bijvoorbeeld: in het bijna lineaire gedeelte van de kromme T1>;L(t) van fig. 4 kunnen veel minder monsters van de temperatuur genomen worden dan in het bijna lineaire gedeelte van de kromme T3f3(t) van fig. 6. En omdat er altijd kwantiseringsfouten en ruis kan optreden en het gewenst is enige filterbewerking, bijvoorbeeld een middeling, van een aantal verkregen monsters, uit te voeren is de kromme T3 x(t) minder geschikt voor het op basis daarvan vaststellen van het totale debiet dan wanneer dat op basis van bijvoorbeeld kromme T3>1(t) gedaan wordt.It will be clear that as one of the slopes mentioned is steeper, so as the speed of the medium in the tube in question increases, the temperature trend can be measured less precisely at times with equal intervals. For example, in the almost linear part of the curve T1>; L (t) of Fig. 4, far fewer samples of the temperature can be taken than in the almost linear part of the curve T3f3 (t) of Fig. 6. And because quantization errors and noise can always occur and it is desirable to perform some filtering, for example averaging, of a number of samples obtained, the curve T3 x (t) is less suitable for determining the total flow rate on that basis than if that based on, for example, curve T3> 1 (t).

Voor de kromme T3f3(t) kunnen weliswaar in het bijna lineaire gedeelte relatief veel monsters genomen worden, maar de temperatuurafname over dat bijna lineaire gedeelte is tamelijk gering, waardoor de meting ook minder nauwkeurig is dan bij gebruik van een van de andere in fig. 6 getoonde krommen.For the curve T3f3 (t) it is true that relatively many samples can be taken in the almost linear part, but the temperature decrease over that almost linear part is quite small, so that the measurement is also less accurate than when using one of the others in fig. 6 curves shown.

Uit het voorgaande blijkt dat de inhoud van de genoemde tabel aanzienlijk beperkt kan worden door alleen waarden van de meest geschikte krommen op te slaan.From the foregoing, it can be seen that the contents of said table can be significantly limited by storing only values of the most suitable curves.

Omdat niet voor alle groten van het totale debiet Φ paren waarden met betrekking tot bijbehorende geschikte krommen opgeslagen kunnen worden zal het nodig zijn voor grootten van het debiet waarvoor geen waarden opgeslagen zijn te interpoleren. Omdat de begingedeelten van de krommen niet precies lineair zijn en meestal niet voor alle buizen tegelijk temperatuurmonsters genomen kunnen worden kan dit aanleiding geven tot fouten.Since for all sizes of the total flow rate totale pairs of values cannot be stored with regard to corresponding suitable curves, it will be necessary to interpolate for sizes of the flow rate for which no values are stored. Because the initial parts of the curves are not exactly linear and temperature samples cannot usually be taken for all pipes at the same time, this can lead to errors.

Een ander probleem is dat wanneer de verschillende temperatuuropnemers tot verschillende verwarmings-eindtem-peraturen Th verwarmd worden of wanneer een temperatuurop-nemer niet steeds tot dezelfde verwarmings-eindtemperatuur Th verwarmd wordt voor elke buis afkoelingskrommen met verschillingen hellingen voor dezelfde Φ of met dezelfde hellingen voor verschillende Φ kunnen optreden. In fig. 7 zijn bijvoorbeeld voor een buis drie afkoelingskrommen Slf S2, S3 getoond met als verwarmings-eindtemperatuur Thl, Τω respectievelijk Th3 met Thl<Th2<Th3. De krommen Sx en S2 hebben dezelfde tijdsconstante t, d.w.z. dat voor deze krommen het te meten debiet φ door deze buis hetzelfde is en dat daarvoor dus hetzelfde totale debiet Φ vastgesteld moet worden. Omdat de krommen Sx en S2 op dezelfde tijdstippen vanaf het begin van een meting verschillende hellingen hebben zal een correctie moeten worden toegepast. Verder heeft de kromme S3 een grotere tijdconstante t, wat wil zeggen dat het te meten totale debiet Φ groter is dan het totale debiet Φ dat voor de krommen S1# S2 geldt. Niettemin heeft de kromme S3 bij het begin van de meting dezelfde helling als die van de kromme maar wijken de hellingen daarna af. Omdat het temperatuursverschil Th-Ta in formule (5) een vermenigvuldigingsfactor voortstelt, terwijl de tijdconstante τ in de exponent van de e-macht voorkomt is het uit de gemeten helling van een afkoelings-kromme niet eenvoudig door delen of vermenigvuldigen met een factor af te leiden welk debiet φ voor deze buis bij deze helling hoort. Wanneer op basis van een vastgestelde helling van een afkoelingskromme het debiet Φ vastgesteld moet worden is het daarom noodzakelijk dat altijd het temperatuursverschil Th-Ta hetzelfde is.Another problem is that when the different temperature sensors are heated to different heating end temperatures Th or when a temperature sensor is not always heated to the same heating end temperature Th for each tube, cooling curves with different slopes for the same Φ or with the same slopes for different Φ can occur. Fig. 7 shows, for example, for a tube three cooling curves Slf S2, S3 with the heating end temperature Th1, Τω and Th3 respectively with Th1 <Th2 <Th3. Curves Sx and S2 have the same time constant t, i.e. for these curves the flow rate φ to be measured through this tube is the same and therefore the same total flow rate Φ must be determined. Because the curves Sx and S2 have different slopes at the same times from the start of a measurement, a correction will have to be applied. Curve S3 also has a larger time constant t, which means that the total flow to be measured Φ is greater than the total flow Φ that applies to curves S1 # S2. Nevertheless, the curve S3 at the start of the measurement has the same slope as that of the curve, but the slopes deviate thereafter. Since the temperature difference Th-Ta in formula (5) represents a multiplication factor, while the time constant τ occurs in the exponent of the e-power, it is not simple to divide or multiply by a factor from the measured slope of a cooling curve. determine which flow rate φ for this pipe belongs to this slope. Therefore, if the flow rate Φ is to be determined on the basis of a determined slope of a cooling curve, it is necessary that the temperature difference Th-Ta is always the same.

Bij voorkeur wordt daarom tijdens het meten van de temperatuur van de temperatuuropnemer van een detectiemid-del 15 de natuurlijke logaritme van de vastgestelde meetwaarde of het monster genomen. Dit leidt voor elke gemeten kromme tot een bijna rechte lijn die voorgesteld kan worden door:Preferably, therefore, during the measurement of the temperature of the temperature sensor of a detection means 15, the natural logarithm of the determined measured value or the sample is taken. For each measured curve, this leads to an almost straight line that can be represented by:

en na substitutie van i(t) volgens formule (5):and after substitution of i (t) of formula (5):

met:with:

De lijn die door vergelijking (6) voorgesteld wordt heeft dus een helling die ongevoelig is voor de verwar-mings-begintemperatuur Ta en de verwarmings-eindtemperatuur Th. Fig. 8 toont drie van dergelijke lijnen yifj voor het geval van fig. 5. Omdat alleen de helling van de lijnen van belang is is het niet van belang of de waarde y0 voor de i drie lijnen hetzelfde is en hoe groot de betreffende waarde ervan is. Naarmate de tijdconstante τ groter wordt zal de betreffende lijn dichter de horizontale lijn (voor r = oo) door de beginwaarde y0 van de berekende lijn naderen.Thus, the line represented by equation (6) has a slope insensitive to the heating start temperature Ta and the heating end temperature Th. Fig. 8 shows three such lines yifj for the case of FIG. 5. Since only the slope of the lines is important, it does not matter whether the value y0 for the three lines is the same and how large its value is. As the time constant τ increases, the line in question approaches the horizontal line (for r = oo) closer to the initial value y0 of the calculated line.

Door tijdens een ijkfase voor elke buis op de hiervoor i genoemde wijze de natuurlijke logaritme van de temperatuur-meetwaarden of -monsters bij verschillende bekende grootten van het totale debiet Φ te nemen kan gemakkelijker een tabel opgesteld worden met voor elke buis voor verschillen de waarden van het totale debiet Φ de bijbehorende waarden van hellingshoeken van lijnen als voorgesteld door formule (6) en getoond in fig. 8. Omdat laatstgenoemde lijnen in hoofdzaak recht zijn kan volstaan worden met weinig paren waarden voor elke buis en kan gemakkelijker voor een nauwkeurig resultaat geïnterpoleerd worden. Na het ijken kan dan ook gemakkelijker, dat wil zeggen met een relatief eenvoudige regel, een keuze gemaakt worden over welke meetresultaten, dat wil zeggen afkomstig van welke buis en na het nemen van de natuurlijke logaritme ervan, het meest geschikt zijn voor het op basis daarvan vaststellen van een nauwkeurige waarde van het totale debiet Φ.By taking the natural logarithm of the temperature measured values or samples at different known magnitudes of the total flow op in the aforementioned manner during a calibration phase, it is easier to draw up a table with the values for the total flow Φ the corresponding values of angles of inclination of lines as represented by formula (6) and shown in fig. 8. Since the latter lines are substantially straight, few pairs of values for each tube will suffice and can be interpolated more easily for an accurate result turn into. After calibration, it is therefore easier, that is to say with a relatively simple rule, to choose which measurement results, i.e. from which tube and after taking its natural logarithm, are most suitable for the basis determining the exact value of the total flow iet thereof.

Tijdens het ijken is in beide gevallen, dat wil zeggen wanneer al of niet de natuurlijke logaritme van meetwaarden genomen worden, het gehele in fig. 1 of 2 getoonde samenstel betrokken, zodat elke afwijking van een theoretisch model of van theoretisch verwachte uitkomsten, zoals eerder toegelicht, verdisconteerd wordt in de regel die tijdens het ijken opgesteld wordt en daarna gebruikt wordt voor het maken van de genoemde keuze. Hierdoor mogen, zoals gezegd, de toleranties van het genoemde samenstel relatief groot zijn. Dit zou veel minder opgaan wanneer de onderdelen van het samenstel geen vaste eenheid met elkaar zouden vormen.In both cases, that is to say whether or not the natural logarithm of measured values are taken, the entire assembly shown in fig. 1 or 2 is involved, so that any deviation from a theoretical model or from theoretically expected results, as before explained, is discounted in the rule that is drawn up during calibration and is then used to make the said choice. As stated, the tolerances of the said assembly may hereby be relatively large. This would be much less true if the parts of the assembly did not form a fixed unit with each other.

Het zal duidelijk zijn dat naarmate het aantal buizen, zoals de buizen binnen de hoofdbuis 10 groter is en bij een bepaald totaal debiet Φ in de omgeving van het midden van het meetbereik, bijvoorbeeld in het geval van fig. 5, de afkoelingskrommen van meer dan één van dergelijke buizen genomen kan worden opdat op basis daarvan met voldoende nauwkeurigheid, dat wil zeggen binnen de voor de actuele toepassing geldende eisen, het debiet Φ vastgesteld kan worden. In dat geval kan de regel zo opgesteld zijn dat steeds de afkoelingskrommen van een beperkte groep van dergelijke buizen bewaakt worden zolang voldaan wordt aan de eisen van de meetnauwkeurigheid voor de betreffende toepassing. Dit heeft als voordeel dat het aantal verwar-mingsorganen waaraan energie geleverd moet worden beperkt kan zijn, waardoor de meter gevoed kan worden vanuit een voeding die een relatief kleine capaciteit heeft en die eventueel geladen wordt door een generator die door de mediumstroom aangedreven wordt. Een ander voordeel is dat de temperatuuropnemers van de buizen buiten de groep gebruikt kunnen worden voor het meten van de verwarmings-begintemperatuur Ta. Omdat een meting van Ta binnen één buis volstaat kan voor deze buis een buis genomen worden die, gelet op het actuele debiet Φ, binnen een bepaalde tijd het minst waarschijnlijk bij de meting van het debiet § betrokken zal raken. Wanneer bijvoorbeeld actueel buis 21 van het samenstel van fig. 2 voor het vaststellen van het debiet Φ gebruikt wordt zou de temperatuur Ta met de temperatuur opnemer van de buis 25 gemeten kunnen worden. Hierdoor zal de meting van de temperatuur Ta het minst beïnvloed worden door een in de betreffende temperatuuropnemer achtergebleven restwarmte die daaraan geleverd is tijdens gebruik van de temperatuuropnemer bij het vaststellen van het debiet Φ.It will be appreciated that as the number of tubes, such as the tubes within the main tube 10, increases and at a given total flow rate Φ near the center of the measuring range, for example in the case of Fig. 5, the cooling curves of more than one of such pipes can be taken so that the flow rate Φ can be determined with sufficient accuracy, that is to say within the requirements applicable to the current application. In that case, the rule can be arranged in such a way that the cooling curves of a limited group of such pipes are always monitored as long as the requirements of the measuring accuracy for the relevant application are met. This has the advantage that the number of heaters to which energy has to be supplied can be limited, whereby the meter can be powered from a power supply which has a relatively small capacity and which is optionally charged by a generator which is driven by the medium flow. Another advantage is that the temperature sensors of the pipes outside the group can be used to measure the heating start temperature Ta. Because a measurement of Ta within one tube is sufficient, a tube can be taken for this tube which, given the current flow rate Φ, is least likely to be involved in the flow rate measurement § within a certain time. For example, if actual tube 21 of the assembly of Fig. 2 is used for determining the flow rate de, the temperature Ta could be measured with the temperature sensor of the tube 25. As a result, the measurement of the temperature Ta will be least affected by a residual heat remaining in the respective temperature sensor which was supplied to it during use of the temperature sensor in determining the flow rate Φ.

Zoals gezegd kan het debiet Φ met behulp van de genoemde regel vastgesteld worden uitgaande van de afkoe-lingskromme van een binnenbuis waarvoor het debiet Φ met voldoende nauwkeurigheid vastgesteld kan worden. Wanneer het debiet Φ bovendien met een andere buis voldoende nauwkeurig vastgesteld kan worden zou dit ter controle ook gedaan kunnen worden en zou de regel een alarmsignaal voor een gebruiker van de meter kunnen laten opwekken wanneer deze twee buizen substantieel verschillende meetwaarden van het debiet Φ zouden geven. Wanneer dit optreedt heeft de meter waarschijnlijk een defect, bijvoorbeeld een geheel of gedeeltelijk verstopte binnenbuis, zoals buis 14 van fig. 1, of een doorgang van een restrictie van fig. 2.As mentioned, the flow Φ can be determined using the aforementioned rule, starting from the cooling curve of an inner tube for which the flow Φ can be determined with sufficient accuracy. In addition, if the flow rate met can be determined with sufficient precision with another pipe, this could also be done for checking purposes and the rule could generate an alarm signal for a user of the meter if these two pipes would give substantially different measured values of the flow rate Φ . When this occurs, the meter is likely to have a defect, for example a partially or completely plugged inner tube, such as tube 14 of Figure 1, or a passage of a restriction of Figure 2.

Fig. 9 toont een schema van het belangrijkste electro-nische gedeelte van een meter voor toepassing van de hiervoor toegelichte werkwijze volgens de uitvinding. De meter omvat verwerkingsmiddelen voor het sturen van de verwar-mingsorganen van de detectiemiddelen 15, voor het verkrijgen en verwerken van meetsignalen van de temperatuuropnemers van de detectiemiddelen 15, voor het op basis van de verkregen meetsignalen vaststellen van een waarde voor het debiet Φ door het hoofdkanaal 16 van de meter, eventueel voor het in de tijd accumuleren van de hoeveelheid door het hoofdkanaal 16 gestroomde medium en voor het naar buiten uitvoeren van meetwaarden van het debiet Φ en/of van de genoemde geaccumuleerde hoeveelheid medium. Dergelijke verwerkingsmiddelen kunnen gevormd worden door een op een enkel substraat geïntegreerde microcomputer 60, zoals de op een enkel substraat geïntegreerde microcomputer MC68HC05B6 van Motorola. De microcomputer MC68HC05B6 omvat onder andere een centrale verwerkingseenheid, een willekeurig toegankelijk geheugen (RAM) van 176 bytes, een slechts leesbaar gebruikersgeheugen (ROM) van 5952 bytes, een electrisch wisbaar geheugen (EEPROM) van 255 bytes, drie poorten met elk acht drie-toestands ("tri-state”) ingangen /uitgangen, twee pulsbreedtemodulators 61 en 62 en een analoog/digitaal omzetter 63 met acht selecteerbare analoge ingangen. Omdat middelen voor communicatie met de omgeving buiten de meter op zich bekend zijn en niet van wezenlijk belang voor de uitvinding zijn, zijn deze middelen voor de eenvoud van de tekening niet getoond.Fig. 9 shows a schematic of the main electronic part of a meter for application of the above-described method according to the invention. The meter comprises processing means for controlling the heating members of the detection means 15, for obtaining and processing measurement signals from the temperature sensors of the detection means 15, for determining a value for the flow rate Φ on the basis of the obtained measurement signals by main channel 16 of the meter, optionally for accumulating in time the amount of medium flowed through the main channel 16 and for outputting measured values of the flow rate / and / or of the said accumulated amount of medium. Such processing means may be a single substrate integrated microcomputer 60, such as Motorola's single integrated microcomputer MC68HC05B6. The microcomputer MC68HC05B6 includes a central processing unit, 176 bytes random access memory (RAM), 5952 bytes only readable user memory (ROM), 255 bytes electric erasable memory (EEPROM), three ports of eight three each. state ("tri-state") inputs / outputs, two pulse width modulators 61 and 62, and an analog / digital converter 63 with eight selectable analog inputs. Because means for communicating with the outside environment are known per se and not essential for In the present invention, these means are not shown for the simplicity of the drawing.

Bij toepassing van het schema van fig. 9 bestaat elk detectiemiddel 15 in een buis 21 tot en met 25 uit een enkel orgaan, namelijk een thermistor 64 met een negatieve temperatuurscoëfficient (NTC). Eén aansluiting van de thermistor 64 is met een bron met positieve spanning V+ verbonden. De andere aansluiting 65 van de thermistor 64 is met de collector van een NPN transistor 66 verbonden. De emitter van de transistor 66 is met massa verbonden. De basis van de transistor 66 is via een weerstand 67 met een eerste stuuruitgang 68 van de microcomputer 60 verbonden. De aansluiting 65 van de thermistor 64 is tevens via een weerstand 69 met een tweede stuuruitgang 70 van de microcomputer 60 verbonden. Bovendien is de aansluiting 65 met een analoge meetingang 71 van de analoog/digitaalomzetter 63 verbonden. Aan elke andere buis met een detectiemiddel 15 is een identieke groep componenten, stuuruitgangen en een meetingang 64 tot en met 71 toegewezen. De eerste en tweede stuuruitgangen voor de verschillende thermistors 64 kunnen continu in dezelfde toestand (met een lage spanning, een hoge spanning of zwevend) gehouden worden, terwijl de meetingangen 71 voor de verschillende thermistors 64 sequentieel door de omzetter 63 afgetast worden, althans voorzover zij bij een meting betrokken zijn.When using the scheme of Fig. 9, each detection means 15 in a tube 21 to 25 consists of a single member, namely a thermistor 64 with a negative temperature coefficient (NTC). One terminal of the thermistor 64 is connected to a source of positive voltage V +. The other terminal 65 of the thermistor 64 is connected to the collector of an NPN transistor 66. The emitter of transistor 66 is grounded. The base of transistor 66 is connected through a resistor 67 to a first control output 68 of the microcomputer 60. The terminal 65 of the thermistor 64 is also connected via a resistor 69 to a second control output 70 of the microcomputer 60. In addition, the connection 65 is connected to an analog measuring input 71 of the analog / digital converter 63. Every other tube with a detecting means 15 is assigned an identical group of components, control outputs and a measuring input 64 to 71. The first and second control outputs for the different thermistors 64 can be continuously maintained in the same state (low voltage, high voltage or floating), while the measurement inputs 71 for the different thermistors 64 are sequentially scanned by the converter 63, at least insofar as they are involved in a measurement.

Zoals getoond in fig. 10 wordt elke thermistor 64 die bij een meting van het debiet Φ betrokken is gedurende een eerste interval of verwarmingsinterval Ιλ verwarmd vanaf een verwarmings-begintemperatuur Ta naar een verwarmings-eindtemperatuur Th. Dit vindt plaats doordat de microcomputer 60 tijdens het verwarmingsinterval ^ de eerste stuur-uitgang 68 naar een hoge spanning stuurt en de tweede stuuruitgang 70 zwevend maakt. Hierdoor zal een relatief grote stroom door de thermistor 64 en de transistor 66 gaan en zal er geen stroom door de weerstand 69 gaan. Gedurende een tweede interval of meetinterval l2 stuurt de microcomputer 60 de eerste stuuruitgang 68 naar een lage spanning, waardoor de transistor 66 niet zal geleiden, en stuurt de microcomputer 60 de tweede stuuruitgang 70 naar een lage spanning, waardoor er slechts een stroom door de thermistor 64 en de weerstand 69 zal lopen, die daarbij een spannings-deler vormen. De waarde van de weerstand 69 is zo gekozen dat de stroom door de thermistor 64 tijdens het meetinterval I2 relatief klein is zodat deze de thermistor 64 niet substantieel verwarmt en daardoor in hoofdzaak geen invloed op het meten van de temperatuur van de thermistor 64 heeft. Het knooppunt 65 van de spanningsdeler met de weerstanden 64 en 69 heeft tijdens het meetinterval I2 een spanning die afhankelijk is van de temperatuur van de thermistor 64 en daardoor, in de tijd, van de snelheid waarmee het medium langs de thermistor 64 stroomt en is dus ook afhankelijk van het totale debiet § van het medium door het hoofdkanaal 16. Voor het meten van het temperatuursverloop, in het bijzonder het afkoelingsverloop, van de thermistor 64 bemonstert de analoog/digitaalomzetter 63 periodiek de spanning op het knooppunt 65 met een bemonsteringsinterval Ats. In overeenstemming met de eerder genoemde regel, of het beslissingsalgoritme of het betreffende stukje programma, waarvan tijdens het ijken van de meter parameterwaarden in de genoemde EEPROM van de microcomputer 60 opgeslagen worden, wordt, eventueel na vermenigvuldiging met een constante, van elk genomen monster de natuurlijke logaritme genomen. Dit proces wordt voortgezet totdat een spanning op het knooppunt 65 gemeten wordt die overeenkomt met een relatief lage temperatuur Te, dat wil zeggen in de buurt van de begintemperatuur of omgevingstemperatuur Ta waar de temperatuur van de thermistor, na een relatief grote afname, slechts langzaam verder afneemt. Niet alleen wordt in het traject van de afkoelingskromme tussen de hoge temperatuur Th en Te reeds voldoende informatie verkregen voor het vaststellen van een waarde van het totale debiet Φ, maar bovendien zijn de na het onderscheiden van de temperatuur Te verkregen monsters onvoldoende nauwkeurig, wat zich in de meetwaarde van Φ zou uiten. Bij een groter totaal debiet Φ zal een thermistor sneller afkoelen en zal de temperatuur Te sneller bereikt worden. Dit uit zich doordat de lijnen yifj(t) van fig. 8, gerekend vanaf het beginpunt ervan, korter worden naarmate het debiet Φ groter is.As shown in Fig. 10, each thermistor 64 involved in a measurement of the flow rate Φ during a first interval or heating interval Ιλ is heated from a heating start temperature Ta to a heating end temperature Th. This takes place in that the microcomputer 60 controls the first control output 68 to a high voltage during the heating interval ^ and makes the second control output 70 float. As a result, a relatively large current will pass through thermistor 64 and transistor 66 and no current will pass through resistor 69. During a second interval or measurement interval 12, the microcomputer 60 drives the first control output 68 to a low voltage, which will prevent the transistor 66 from conducting, and the microcomputer 60 controls the second control output 70 to a low voltage, leaving only one current through the thermistor 64 and the resistor 69 will run, thereby forming a voltage divider. The value of the resistor 69 is chosen so that the current through the thermistor 64 during the measurement interval I2 is relatively small so that it does not heat the thermistor 64 substantially and therefore has substantially no influence on the measurement of the temperature of the thermistor 64. The junction 65 of the voltage divider with resistors 64 and 69 has a voltage during the measuring interval I2 which is dependent on the temperature of the thermistor 64 and therefore, in time, on the speed at which the medium flows past the thermistor 64 and is thus also depending on the total flow rate of the medium through the main channel 16. To measure the temperature variation, in particular the cooling variation, of the thermistor 64, the analog / digital converter 63 periodically samples the voltage at the node 65 with a sampling interval Ats. In accordance with the aforementioned rule, whether the decision algorithm or the relevant piece of program, of which parameter values are stored in the said EEPROM of the microcomputer 60 during the calibration of the meter, the value of each sample taken is multiplied, if necessary after multiplication by a constant. natural logarithm. This process is continued until a voltage at node 65 is measured corresponding to a relatively low temperature Te, that is, near the initial temperature or ambient temperature Ta where the temperature of the thermistor, after a relatively large decrease, continues only slowly decreases. Not only is sufficient information already obtained in the range of the cooling curve between the high temperature Th and Te to determine a value of the total flow rate Φ, but moreover the samples obtained after distinguishing the temperature Te are insufficiently accurate, which in the measured value of Φ. With a larger total flow een, a thermistor will cool faster and the temperature will be reached faster. This is expressed in that the lines yifj (t) of Fig. 8, counting from its starting point, become shorter as the flow rate Φ increases.

Omdat de tijdconstante van een bruikbare afkoelingskromme voor het kleinst meetbare debiet Φ veel groter kan zijn dan de tijdconstante van de bruikbare afkoelingskromme voor het grootst meetbare debiet Φ maakt het programma van de microcomputer 60 de bemonsteringstijd Ats bij voorkeur groter naarmate het debiet Φ kleiner wordt. Hierdoor kunnen steeds voldoende monsters van de spanning op het knooppunt 65, dus van de temperatuur van de thermistor 64, genomen worden voor het bepalen van de helling van een lijn yifj(t) als getoond in fig. 8 met uitfiltering van storende invloeden zoals kwantiseringsruis.Because the time constant of a useful cooling curve for the smallest measurable flow rate Φ can be much greater than the time constant of the useful cooling curve for the greatest measurable flow rate het, the program of the microcomputer 60 preferably increases the sampling time Δt as the flow rate Φ decreases. As a result, sufficient samples of the voltage at the node 65, i.e. of the temperature of the thermistor 64, can always be taken to determine the slope of a line yifj (t) as shown in Fig. 8 with filtering out of disturbing influences such as quantization noise .

Naarmate de bemonsteringstijd Ats groter wordt zal in overeenstemming daarmee de duur van het meetinterval I2 groter worden, waardoor ook het interval waarmee periodiek het verwarmingsinterval Ix optreedt groter wordt, waardoor, in het bijzonder bij een klein debiet Φ, niet onnodig vaak een aantal thermistors verwarmd wordt, waardoor weer elec- trische energie gespaard wordt en de voeding eenvoudiger kan zijn en het een kleinere capaciteit mag hebben. In het geval dat de meter als aardgasmeter voor een huishouden gebruikt wordt heeft het verwarmingsinterval I, bijvoorbeeld een duur van 3 s en bedraagt de bemonsteringstijd Ata bij een debiet Φ van 10 m3/h 0,3 s en bij 0,02 m3/h 2 s.Accordingly, as the sampling time Δs increases, the duration of the measuring interval I2 will increase, as a result of which the interval with which the heating interval Ix occurs periodically will also increase, whereby, especially at a small flow rate Φ, a number of thermistors will not be heated unnecessarily often which in turn saves electrical energy and makes the power supply simpler and may have a smaller capacity. If the meter is used as a natural gas meter for a household, the heating interval I, for example, has a duration of 3 s and the sampling time Ata at a flow rate Φ of 10 m3 / h is 0.3 s and at 0.02 m3 / h 2 s.

Teneinde het omzetbereik van de analoog/digitaalomzet-ter 63 zoveel mogelijk te benutten wordt een te verwarmen thermistor 64 bij voorkeur steeds met in hoofdzaak hetzelfde temperatuursverschil (Th-Ta) verwarmd en worden de aan de omzetter 63 geleverde lage referentiespanning VRL en een hoge referentiespanning VRH, waartussen de omzetter 63 de spanning op het knooppunt 65 kan omzetten, daaraan aangepast. De lage referentiespanning VRL wordt bijvoorbeeld gelijk gemaakt aan een spanning die overeenkomt met de eerder gemeten verwarmings-begintemperatuur Ta minus 1°C. De hoge referentiespanning VRH kan gelijk gemaakt worden aan een spanning op het knooppunt 65 die bijvoorbeeld overeenkomt met de nagestreefde temperatuur Th plus 1°C. En bij een voeding van + 5V, een NTC als thermistor 64 van het type 212ET-1 (2612 Ohm bij 20°C) en een geschikte waarde van weerstand 69 geldt bijvoorbeeld VRL = 2,5 V en VRH = 3,16 V. In het geval van de genoemde MC68HC05B6 microcomputer als microcomputer 60, waarvan de analoog/digitaalomzet-ter 63 een 8-bits omzetter is, bedraagt de kwantiserings-stap dan 2,58 mV wat overeenkomt met een temperatuursverandering van 0,04°C. Het meten van de verwarmings-begintemperatuur Ta vindt bij voorkeur plaats met behulp van de temperatuuropnemer van het detectiemiddel 15 van een buis die bij het actuele debiet Φ niet betrokken is bij het meten van het debiet Φ. De microcomputer 60 stuurt de eerste stuuruitgang 68 voor deze thermistor dan constant naar een lage spanning of zwevend en stuurt de tweede stuuruitgang 70 voor deze thermistor 64 ook constant naar een lage spanning, zodat constant een meetstroom door de spanningsdeler van de thermistor 64 en de weerstand 69 loopt.In order to utilize the conversion range of the analog / digital converter 63 as much as possible, a thermistor 64 to be heated is preferably always heated with substantially the same temperature difference (Th-Ta) and the low reference voltage VRL and a high reference voltage supplied to the converter 63 VRH, between which the converter 63 can convert the voltage on the node 65, adapted thereto. For example, the low reference voltage VRL is made equal to a voltage corresponding to the previously measured heating start temperature Ta minus 1 ° C. The high reference voltage VRH can be made equal to a voltage at the node 65 which corresponds, for example, to the target temperature Th plus 1 ° C. And with a power supply of + 5V, an NTC as thermistor 64 of the type 212ET-1 (2612 Ohm at 20 ° C) and a suitable value of resistor 69, for example VRL = 2.5 V and VRH = 3.16 V. In the case of said MC68HC05B6 microcomputer as microcomputer 60, the analog / digital converter 63 of which is an 8-bit converter, the quantization step is then 2.58 mV corresponding to a temperature change of 0.04 ° C. The measurement of the heating start temperature Ta is preferably carried out with the aid of the temperature sensor of the detection means 15 of a pipe which, at the current flow rate Φ, is not involved in measuring the flow rate Φ. The microcomputer 60 then constantly drives the first control output 68 for this thermistor to a low voltage or floating and also continuously drives the second control output 70 for this thermistor 64 to a low voltage, so that a measuring current is constantly sent through the voltage divider of the thermistor 64 and the resistance 69 is running.

De in het verwarmingsinterval 1·^ nagestreefde verwar-mings-eindtemperatuur Th kan steeds tamelijk nauwkeurig bij benadering bereikt worden door vooraf de weerstandswaarde van de betreffende thermistor 64 bij de temperatuur Ta te bepalen en door op basis daarvan de duur van het verwar-mingsinterval Ix te berekenen, met inachtneming van de afname van de weerstand van de thermistor (NTC) 64 tijdens het opwarmen.The final heating temperature Th aimed for in the heating interval 11 can always be approximated fairly accurately by predetermining the resistance value of the respective thermistor 64 at the temperature Ta and on the basis thereof the duration of the heating interval Ix. to be calculated, taking into account the decrease in the resistance of the thermistor (NTC) 64 during heating.

Wanneer het betreffende programmagedeelte van de microcomputer 60 de temperaturen Ta en Th bepaald heeft stuurt het de daaraan toegewezen pulsbreedtemodulators 61 en 62 voor het leveren van een blokspanning waarvan de pulsduur of arbeidsfactor afhankelijk is van de betreffende temperatuur. De uitgangsspanningen van de pulsbreedtemodulators 61 en 62 worden via een bijbehorend laagdoorlaatfil-ter 81 respectievelijk 82 aan de stuuringang VRL respectievelijk de stuuringang voor VRH van de omzetter 63 geleverd. De laagdoorlaatfilters 81 en 82 bestaan bijvoorbeeld elk uit een reeks, bijvoorbeeld drie, integrators van elk een weerstand en een condensator. Naarmate de pulsduur of arbeidsfactor van een aan een laagdoorlaatfilter 81, 82 geleverde spanning toeneemt zal de uitgangsspanning van het filter 81, 82 hoger worden. Naarmate de pulsduur korter wordt zal laatstgenoemde spanning lager worden. De frequentie van de uitgangsspanningen van de modulators 61 en 62 kan vast zijn en kan in het geval van de MC68HC05B6 microcomputer 60 afgeleid worden van een op het enkele substraat aanwezige kristaloscillator en kan naar bijvoorbeeld 1982 Hz gedeeld zijn.When the respective program portion of the microcomputer 60 has determined the temperatures Ta and Th, it controls the pulse width modulators 61 and 62 assigned thereto to provide a block voltage whose pulse duration or power factor depends on the temperature in question. The output voltages of the pulse width modulators 61 and 62 are supplied via an associated low-pass filter 81 and 82 to the control input VRL and the control input for VRH of the converter 63, respectively. For example, the low-pass filters 81 and 82 each consist of a series, for example, three integrators of each a resistor and a capacitor. As the pulse duration or power factor of a voltage supplied to a low-pass filter 81, 82 increases, the output voltage of the filter 81, 82 will increase. As the pulse duration becomes shorter, the latter voltage will decrease. The frequency of the output voltages of modulators 61 and 62 may be fixed and in the case of the MC68HC05B6 microcomputer 60 may be derived from a crystal oscillator present on the single substrate and may be divided to, for example, 1982 Hz.

Het genoemde type thermistor 212ET-1 heeft een diameter van minder dan 1,25 mm wat voor toepassing in een aardgasmeter voor een huishouden zo klein is dat een eventuele storende invloed als gevolg van de afmetingen op de mediumstroom en daardoor op de meting van het debiet Φ door het ijken gecompenseerd kan worden, om na het ijken geëlimineerd te zijn. Het genoemde type NTC is te koop voor minder NLG 0,75. Het belangrijkste electronische onderdeel, in het bijzonder de genoemde MC68HC05B6 microcomputer 60 is te koop voor minder dan NLG 7,—. Het in fig. 1 of 2 getoonde samenstel kan, als reeds gezegd, eenvoudig door middel van spuitgieten en met relatief grote toleranties vervaardigd worden. Het ijken kan, zoals toegelicht, relatief eenvoudig, zonder gebruik van specifieke temperaturen van een testgas, plaatsvinden. Door al deze factoren kan een meter volgens de uitvinding goedkoop vervaardigd worden. Door de afwezigheid van bewegende delen is de meter bovendien robuust en niet onderhevig aan slijtage en verstelling van dergelijke bewegende delen. Niettemin is de meter geschikt om met een grote dynamiek nauwkeurig binnen een groot bereik van het totale debiet Φ te meten.The said type thermistor 212ET-1 has a diameter of less than 1.25 mm, which is so small for use in a natural gas meter for a household that any disturbing influence due to the dimensions on the medium flow and therefore on the flow measurement Φ can be compensated by calibration, to be eliminated after calibration. The mentioned type NTC is for sale for less NLG 0.75. The most important electronic part, in particular the mentioned MC68HC05B6 microcomputer 60 is for sale for less than NLG 7. As already stated, the assembly shown in fig. 1 or 2 can be manufactured simply by injection molding and with relatively large tolerances. As explained, the calibration can take place relatively simply, without the use of specific temperatures of a test gas. Due to all these factors, a meter according to the invention can be manufactured inexpensively. Moreover, due to the absence of moving parts, the meter is robust and not subject to wear and adjustment of such moving parts. Nevertheless, the meter is suitable for measuring accurately with a large dynamic within a wide range of the total flow Φ.

De detectiemiddelen 15 van het in fig. 1 of 2 getoonde samenstel kunnen ook elk bestaan uit een wheatstone-brug met weerstanden met relatief grote temperatuurscoëffici-enten. Een dergelijke brug is getoond in fig. 11 en omvat de weerstanden 91 tot en met 94, waarvan de aansluitingen 95 en 96 met een voedingsbron verbonden worden en waarvan de aansluitingen 97 en 98 een meetspanning leveren. De brug is zodanig aangebracht dat de weerstanden 91 en 94 zich evenwijdig aan de mediumstroom uitstrekken en de weerstanden 92 en 93 zich dwars daarop uitstrekken. Als gevolg van het langsstromende medium zullen de weerstanden 91 en 94 langzamer afkoelen dan de weerstanden 92 en 93. Het meetbereik van de stroom van een dergelijke brug is echter beperkt. Door toepassing van het in fig. 1 of 2 getoonde samenstel volgens de uitvinding met in elk van de buizen 21 tot en met 25 ervan een dergelijke meetbrug kan het meetbereik van het totale debiet Φ met behoud van de vereiste nauwkeurigheid echter aanzienlijk vergroot worden. Bijzondere wijzen van voeden en bijzondere wijzen van het verwerken van verkregen meetspanningen van dergelijke bruggen zijn beschreven in de duitse octrooiaanvrage 1523251 en de franse octrooiaanvrage 2141312.The detection means 15 of the assembly shown in Fig. 1 or 2 can also each consist of a wheatstone bridge with resistors with relatively large temperature coefficients. Such a bridge is shown in FIG. 11 and includes resistors 91 to 94, terminals 95 and 96 of which are connected to a power source and terminals 97 and 98 of which provide a measurement voltage. The bridge is arranged such that resistors 91 and 94 extend parallel to the medium flow and resistors 92 and 93 extend transversely thereto. Due to the fluid flowing past, resistors 91 and 94 will cool slower than resistors 92 and 93. However, the measuring range of the current of such a bridge is limited. By using the assembly according to the invention shown in fig. 1 or 2, with such a measuring bridge in each of the tubes 21 to 25 thereof, the measuring range of the total flow rate Φ can be considerably increased, while retaining the required accuracy. Special methods of feeding and special methods of processing obtained measuring voltages of such bridges are described in German patent application 1523251 and French patent application 2141312.

Voor het detectiemiddel 15 van het samenstel van fig. 1 of 2 kan volgens de uitvinding verder een verwarmingsor-gaan en meer stroomafwaarts, warmte-geïsoleerd van het verwarmingsorgaan, een temperatuuropnemer gebruikt worden.According to the invention, for the detection means 15 of the assembly of Figs. 1 or 2, a heating element and, more downstream, heat insulated from the heating element, a temperature sensor can be used.

De constructie lijkt dan op de in fig. 3 getoonde constructie maar waarvan het substraat (50) dan uit warmte-isole-rend materiaal bestaat. Bij toepassing van een dergelijk detectiemiddel zal tijdens het bekrachtigen of activeren van het verwarmingsorgaan ervan de temperatuur van de iets verder stroomafwaarts aanwezige temperatuuropnemer veranderen met een snelheid die afhankelijk is van de snelheid waarmee het medium langs het detectiemiddel 15 stroomt. Naarmate de temperatuur van de temperatuuropnemer dichter de temperatuur van het door het verwarmingsorgaan verwarmde medium nadert zal de temperatuur van de temperatuuropnemer meer constant worden. Bij deze temperatuursverandering, in het bijzonder temperatuursverhoging, van de temperatuuropnemer is, net als voor de eerder toegelichte gevallen, een tijdconstante betrokken die afhankelijk is van de snelheid van het langsstromende medium. Na een periode van opwarmen kan men het detectiemiddel 15 naar de omgevingstemperatuur laten afkoelen en kan men daarna weer een verwarmingsperio-de beginnen. De meetresultaten zijn dan op een soortgelijke wijze als toegelicht met verwijzing naar de fig. 4 tot en met 10 te verwerken. Niettemin is het binnen het kader van de uitvinding ook mogelijk het verwarmingsorgaan van een dergelijk detectiemiddel 15 constant te activeren en constant de temperatuur van de temperatuuropnemer te bewaken en uit de gemeten temperatuur het totale debiet Φ vast te stellen.The construction then resembles the construction shown in Fig. 3, but the substrate (50) of which then consists of a heat-insulating material. When such a detection means is used, during the energization or activation of its heating element, the temperature of the temperature sensor located slightly further downstream will change at a speed which depends on the speed at which the medium flows past the detection means. As the temperature of the temperature sensor approaches the temperature of the medium heated by the heating member, the temperature of the temperature sensor will become more constant. As in the cases previously explained, this temperature change, in particular an increase in temperature, of the temperature sensor involves a time constant which depends on the speed of the medium flowing past. After a period of heating, the detection means 15 can be allowed to cool to the ambient temperature and then a heating period can be started again. The measurement results can then be processed in a similar manner as explained with reference to Figs. 4 to 10. Nevertheless, it is also within the scope of the invention also possible to constantly activate the heating member of such a detection means 15 and to constantly monitor the temperature of the temperature sensor and to determine the total flow rate from the measured temperature.

Uit de hiervoor toegelicht voorbeelden zal het duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding verschillende soorten detectiemiddelen als detectiemiddel 15 en verschillende wijzen van verwerking van meetsignalen met toepassing van het in fig. 1 of 2 getoonde samenstel volgens de uitvinding te gebruiken zijn.From the examples explained above, it will be clear that within the scope of the invention different types of detection means can be used as detection means 15 and different ways of processing measuring signals using the assembly according to the invention shown in fig. 1 or 2.

Claims

A method for measuring the flow rate of a medium flowing through a channel, comprising the steps of: a) heating the medium locally in the channel; b) measuring a temperature change in the environment of the medium heated in step a); c) determining an associated value of the flow on the basis of the temperature change determined in step b) and a predetermined rule; characterized in that the medium is passed through a number of channels simultaneously, the channels being designed such that at the same pressure difference between an inlet and an outlet of each channel, the flow rates of the medium through the different channels are different; that steps a) and b) are carried out for some of the channels with the different flow rates; that for each channel the accuracy of the temperature change measurement of step b) is generally processed in advance; and that step c) is performed for a channel for which step b) can currently be performed with greater accuracy than for other channels.

Method according to claim 1, characterized in that for performing steps a) and b) from all channels such a group of a smaller number of channels is selected that one channel of the group is the channel for which step c) was last and other channels of the group are channels for which higher and lower flow rates occur at the same differential pressure.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that steps a) to c) are also carried out for another channel with an equal or next to smaller measuring accuracy than the one channel for which step c) is carried out, and that the flow rate measurement is misjudged when a difference between results of steps c) for these two channels exceeds a predetermined value.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a channel heating element used for performing step a) heats a temperature sensor of that channel used for performing step b), and in step b) temperature trend to be determined is represented by a degree of cooling of the temperature sensor after its heating by the heating member.

Method according to claim 4, characterized in that the heating member of a channel is also used as a temperature sensor of that channel.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that, for performing step a), during a first interval, a first electric current for heating the temperature sensor is passed through the heating element, and that for performing step b) during a second interval following the first interval, a second current, which is smaller than the first current, is passed through the temperature sensor for measuring the temperature of the temperature sensor by means of the second current and for determining a degree of cooling of the temperature sensor representing the temperature change of step b).

Method according to claim 6, characterized in that for a channel for which steps a) and b) are to be performed prior to performing step a), the first interval and the first current are determined such that the temperature sensor at the end of each first interval a substantially predetermined heating end temperature has always been reached.

Method according to claim 7, characterized in that, prior to performing step a), for a channel a heating starting temperature of a part of the medium not heated by a step a) is measured, and that as a target value of the heating final temperature the heating start temperature plus a predetermined heating differential temperature is taken.

Method according to claim 8, characterized in that the heating start temperature is measured in a single place in common for all channels.

A method according to claim 9, characterized in that the heating start temperature is measured in a channel for which a last performed step a) no longer has any influence on the measurement thereof, and that the measurement is carried out with the temperature sensor of that channel.

Method according to claim 10, characterized in that the channel in which the heating initial ambient temperature is measured is a channel least likely to be involved in performing a step a).

Method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the cooling rate to be determined in step b) for a channel is derived from a substantially linear initial part of the temperature profile of the temperature sensor in that channel.

Method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the degree of cooling to be determined in step b) for a channel is represented by the slope of a line formed by the natural logarithm of a number of for that channel in step b) measured values of the temperature sensor temperature minus the heating start temperature obtained at different times.

Method according to claim 13, characterized in that the taking of the natural logarithm for a channel is stopped when a difference between the last measured temperature of the medium in that channel and the ambient temperature falls below a predetermined threshold, and that the threshold it is chosen that it determines a temperature range up to the ambient temperature within which the temperature measured in step b) decreases relatively slowly.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a calibration phase for a number of known flow rates for each channel suitable for performing steps a) to c) steps a) and b) are carried out and a presentation of the degree of cooling determined in step b) is always assigned to the current flow rate and processed in the line to be used in step c).

Device suitable for carrying out the method according to one of the preceding claims.

Device according to claim 16, characterized in that the channels having different flow velocities at the same differential pressure between the inlets and outlets are formed by pipes with different flow surfaces, the pipes being arranged in a sealing piece which is outside the pipes and closing the main channel at a distance from the inlet of the tubes, and that the heating means and the temperature sensor for heating the medium and measuring the temperature in each tube are arranged at a distance from the inlet of the tube.

Device according to claim 16, characterized in that the channels which have different flow velocities at the same differential pressure between the inlets and outlets are formed by tubes, with at least one restriction, and which are substantially parallel to the straw direction of the medium are arranged next to and at a distance from each other in a common main channel, that the tubes are arranged in a sealing piece which seals the main channel outside the tubes and at a distance from the inlet of the tubes, and that the heating means and the temperature sensor for heating the medium and measuring the temperature in each tube are spaced from the inlet of the tube.

Device according to claim 18, characterized in that in each tube with a restriction the restriction is arranged at a distance from the inlet of the tube.

Device according to claim 18, characterized in that the restriction of each channel is spaced from an inlet of the channel.

Device according to any one of claims 16 to 20, with the use of digital processing means with at least one first control output and a measuring input for at least one channel, the first control output of which controls a heating member of that channel and the measuring input a measuring signal from a temperature measuring sensor from that channel, characterized in that the heating member and the temperature sensor of a channel are formed together by a thermistor, that the thermistor is arranged in a voltage divider, that the voltage divider between a source of a fixed voltage and a second control output of the processing means is connected, that a node of the voltage divider is connected to the first control output, that a node of the voltage divider is connected to the measuring input, that the processing means control the control outputs during use of the thermistor as heating element for that channel so that only by part of the voltage divider a relatively large current flows with the thermistor and substantially no current flows through the rest of the voltage divider, and that when the thermistor is used as a temperature sensor the processing means control the first control output such that substantially no current flows to or from the first voltage divider control output is running and the processing means thereby supply a different fixed voltage to the second control output.

Device as claimed in claim 21, characterized in that for each channel with a thermistor for performing steps a) and b) of that channel the processing means have first and second control outputs associated with that channel and a measuring input.

Apparatus according to any one of claims 16 to 22 using digital processing means with an analog-to-digital converter with a measuring input to which a temperature sensor of a channel supplies an analog temperature measuring signal dependent on the temperature of the sensor, and to two reference voltage inputs a low reference voltage and a high reference voltage are provided, characterized in that prior to a conversion of the temperature measurement signal, the processing means make the low reference voltage equal to a voltage corresponding to the last measured ambient temperature minus a first relatively small value and the high make reference voltage equal to a voltage corresponding to a highest temperature measured during a last step b) plus a second relatively small value.

24. Device as claimed in claim 23, characterized in that the processing means generate for each adjustable reference voltage a digital control signal corresponding to the relevant last measured temperature minus the first small value and plus the second small value, respectively, that the processing means supply the digital control signal to an associated pulse width modulator of the processing means which supplies a block signal with a power factor dependent on the digital control signal to an associated low-pass filter which supplies the relevant low or high reference voltage at an output.

Device according to any one of claims 21 to 24, characterized in that the processing means for measuring a temperature periodically sample the respective measuring signal at an interval which is made longer or shorter, respectively, as the flow rate determined in step c) decreases. grows larger respectively.